RU82000U1

RU82000U1 - NOZZLE AIR-REACTIVE ENGINE WITH DISCRETE CONTROLLED CRITICAL AREA

Info

Publication number: RU82000U1
Application number: RU2008120146/22U
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Костенко; Юрий Константинович Кротков; Юрий Тимофеевич Руднев; Феликс Игнатьевич Старостин; Александр Григорьевич Суетин; Александр Михайлович Терешин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Тураевское Машиностроительное Конструкторское бюро "Союз"
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-04-10

Abstract

Сопло воздушно-реактивного двигателя с дискретно регулируемой площадью критического сечения, содержащее установленные в корпусе дозвуковую и сверхзвуковую части с синхронно изменяемым углом конусности, выполненные, например, из набора перекрывающих друг друга продольно сориентированных створок, шарнирно и с возможностью ограниченного окружного перемещения скрепленных внутренними концами между собой, а внешними - с корпусом, газовый привод изменения конусности дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла на основе воздействия на наружную поверхность сопла, отличающееся тем, что наружные концы створок сверхзвуковой части установлены в продольных направляющих корпуса для компенсации удлинения рабочей части сопла при прокачке створок, а газовый привод изменения конусности частей сопла выполнен в виде набора отверстий в створках дозвуковой части сопла для отвода части газового потока двигателя в полость, образованную наружной поверхностью сопла и корпусом двигателя, а для стравливания газа из полости в атмосферу в корпусе выполнено отверстие с, например, поворотной от управляемого привода заслонкой.A nozzle of an air-jet engine with a discretely adjustable critical cross-sectional area, comprising subsonic and supersonic parts with synchronously changing taper angle, made, for example, from a set of longitudinally oriented flaps overlapping each other, articulated and with the possibility of limited circumferential movement of fastened internal ends between by itself, and external - with the body, a gas drive for changing the taper of the subsonic and supersonic parts of the nozzle based on the effect on the external the nozzle surface, characterized in that the outer ends of the valves of the supersonic part are installed in the longitudinal guides of the housing to compensate for the elongation of the working part of the nozzle during pumping of the valves, and the gas drive for changing the taper of the parts of the nozzle is made as a set of holes in the valves of the subsonic part of the nozzle to divert part of the gas stream the engine into the cavity formed by the outer surface of the nozzle and the engine housing, and for venting gas from the cavity into the atmosphere, an opening is made in the housing with, for example, a rotary directs damper actuator.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к авиастроению, в частности, к конструкциям дискретно регулируемых сопел для воздушно- реактивных двигателей (далее - ВРД).The proposed utility model relates to aircraft manufacturing, in particular, to the design of discretely adjustable nozzles for jet engines (hereinafter referred to as the WFD).

Известно регулируемое сопло ВРД (1), дозвуковая и сверхзвуковая конусные части которого выполнены из наборов продольно сориентированных, шарнирно связанных створок, а для изменения площади критического сечения используется механический привод синхронного поворота створок дозвуковой части сопла, с кинематической передачей движения на створки сверхзвуковой части.An adjustable WFD nozzle (1) is known, the subsonic and supersonic conical parts of which are made of sets of longitudinally oriented, articulated valves, and to change the critical section area, a mechanical drive is used to synchronously rotate the valves of the subsonic part of the nozzle, with kinematic transmission of movement to the valves of the supersonic part.

Недостатками данной конструкции дискретно регулируемого сопла ВРД является не только его повышенный вес и габариты, но и дополнительные энергетические затраты летательного аппарата (далее - ЛА) с данным ВРД на привод створок.The disadvantages of this design of the discretely adjustable nozzle of the WFD is not only its increased weight and dimensions, but also the additional energy costs of the aircraft (hereinafter - LA) with this WFD to drive the wings.

Известно регулируемое сопло ВРД (2) с аналогичным, что и в (1) конструктивным выполнением дозвуковой и сверхзвуковой конусных частей, где для изменения площади критического сечения используется механический привод створок сверхзвуковой части, с системой отвода газа из межстворчатого пространства в виде эжекторного насоса.An adjustable nozzle of the WFD (2) is known with the same design as in (1) of the subsonic and supersonic conical parts, where a mechanical drive of the valves of the supersonic part is used to change the critical section area, with a gas removal system from the inter-wing space in the form of an ejector pump.

Недостатками данной конструкции, несмотря на положительные технические факторы от введения эжекторного насоса, по - прежнему являются те же, что и в вышеуказанной (1), но с еще более возросшими дополнительными энергетическими затратами на функционирование ВРД.The disadvantages of this design, despite the positive technical factors from the introduction of the ejector pump, are still the same as in the above (1), but with even more increased additional energy costs for the functioning of the WFD.

Известно регулируемое сопло ВРД (3), дозвуковая и сверхзвуковая конусные части которого также выполнены из шарнирно связанных продольно сориентированных створок, как и в (1) и (2), но для изменения площади критического сечения сопла использовано воздействие воздуха, подводимого из систем ВРД, для регулируемого воздействия на наружную поверхность створок сопла.An adjustable nozzle of the WFD is known (3), the subsonic and supersonic conical parts of which are also made of articulated longitudinally oriented flaps, as in (1) and (2), but the effect of air supplied from the WFD systems was used to change the critical section area of the nozzle, for adjustable impact on the outer surface of the nozzle flaps.

Недостатками данной конструкции, несмотря на упрощение механической части сопла, являются, во-первых, нестабильность рабочих параметров критического сечения сопла в процессе работы ВРД вследствие нестабильности фиксации створок в крайних положениях из-за особенностей работы пневмопривода, и, во - вторых, существенное повышение энергетических затрат ВРД с таким приводом.The disadvantages of this design, despite the simplification of the mechanical part of the nozzle, are, firstly, the instability of the operating parameters of the critical section of the nozzle during the operation of the WFD due to the instability of the locking of the wings in extreme positions due to the peculiarities of the pneumatic drive, and, secondly, a significant increase in energy WFD costs with such a drive.

Регулируемое сопло ВРД (3) взято авторами в качестве прототипа предложенной конструкции как наиболее близкое по технической сути и достигаемому техническому эффекту.The WFD adjustable nozzle (3) was taken by the authors as a prototype of the proposed design as the closest in technical essence and achieved technical effect.

Задачей, которую авторы решали, разрабатывая предлагаемую конструкцию, являлось повышение стабильности удержания размеров критического сечения сопла в рабочих режимах, с одновременным упрощением конструкции и энергозатрат ВРД.The task that the authors solved by developing the proposed design was to increase the stability of the retention of the critical section of the nozzle in operating conditions, while simplifying the design and energy consumption of the WFD.

Эта задача решена в предлагаемой конструкции сопла ВРД с дискретно регулируемой площадью критического сечения, содержащего корпус, в котором закреплено сопло с дозвуковой и сверхзвуковой частями с синхронно изменяемым углом конусности, выполненными, из набора створок, шарнирно и с возможностью ограниченного окружного перемещения скрепленных внутренними концами между собой, при этом наружные концы створок дозвуковой части шарнирно соединены с корпусом, а наружные концы створок сверхзвуковой части установлены в продольных направляющих корпуса для компенсации удлинения сопла при прокачке створок в продольной плоскости, при этом газовый привод синхронного изменения конусности дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла, выполнен в виде, набора отверстий в створках дозвуковой части сопла для отвода части газового потока двигателя в полость, образованную наружной поверхностью сопла и корпусом двигателя, а для стравливания газа в атмосферу в корпусе выполнено отверстие с, например, поворотной от управляемого привода заслонкой.This problem is solved in the proposed design of the WFD nozzle with a discretely adjustable critical section area containing a housing in which a nozzle with a subsonic and supersonic parts with a synchronously variable taper angle is mounted, made of a set of wings, articulated and with the possibility of limited circumferential movement of the fastened internal ends between by itself, while the outer ends of the valves of the subsonic part are pivotally connected to the body, and the outer ends of the valves of the supersonic part are installed in the longitudinal guides x housing to compensate for elongation of the nozzle when pumping the valves in the longitudinal plane, while the gas drive for synchronously changing the taper of the subsonic and supersonic parts of the nozzle is made in the form of a set of holes in the valves of the subsonic part of the nozzle to divert part of the gas flow of the engine into the cavity formed by the outer surface of the nozzle and the engine housing, and for venting gas into the atmosphere, an opening is made in the housing with, for example, a shutter rotated by a controlled drive.

Новыми существенными признаками предложенной конструкции сопла являются:New significant features of the proposed nozzle design are:

- установка наружных концов створок сверхзвуковой части в продольных направляющих корпуса для компенсации удлинения сопла при прокачке створок в продольной плоскости;- installation of the outer ends of the valves of the supersonic part in the longitudinal guides of the housing to compensate for the elongation of the nozzle when pumping the valves in the longitudinal plane;

- выполнение газового привода синхронного изменения конусности дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла в виде набора отверстий в створках дозвуковой части сопла для отвода части газового потока двигателя в полость, образованную наружной поверхностью сопла и корпусом двигателя, и отверстия в корпусе с, например, поворотной от управляемого привода заслонкой для стравливания газа в атмосферу.- execution of a gas drive synchronously changing the taper of the subsonic and supersonic parts of the nozzle in the form of a set of holes in the flaps of the subsonic part of the nozzle to divert part of the gas flow of the engine into the cavity formed by the outer surface of the nozzle and the engine housing, and the holes in the casing, for example, rotatable from a controlled drive damper for venting gas into the atmosphere.

По мнению авторов, несмотря на известность перепускных отверстий и заслонок в газовых магистралях технических систем, а также крепления подвижных элементов в направляющих, в предложенной совокупности выполнение газового привода синхронного изменения конусности дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла с использованием вышеуказанных отличительных признаков позволило кроме упрощения конструкции и снижения энергозатрат ВРД повысить стабильность удержания размеров критического сечения сопла в рабочих режимах, что позволяет говорить о существенности новых признаков в совокупности.According to the authors, despite the prominence of bypass holes and dampers in the gas lines of technical systems, as well as the fastening of movable elements in rails, the proposed combination of a gas drive for synchronously changing the taper of the subsonic and supersonic parts of the nozzle using the above distinguishing features made it possible to simplify the design and reduce the energy consumption of the WFD to increase the stability of the retention of the size of the critical section of the nozzle in operating modes, which allows us to talk about the materiality of new features in the aggregate.

Конструктивная схема предлагаемого сопла ВРД представлена на фиг.1, на фиг 2 представлена возможное конструктивное оформление шарнирного узла крепления внутренних концов створок с ограничителем их окружного перемещения.A structural diagram of the proposed nozzle of the WFD is presented in figure 1, figure 2 presents a possible structural design of the hinged attachment site of the inner ends of the wings with a limiter of their circumferential movement.

Сопло содержит корпус 1, в котором установлены дозвуковая и сверхзвуковая части, конструктивно выполненные в виде соответствующих наборов створок 2 и 3, установленных в каждой части по типу «внахлест» и скрепленных между собой внутренними концами посредством, например, шарниров 4 (см. фиг.2), обеспечивающих как продольную прокачку створок 2 и 3, так и ограниченное окружное перемещение створок 2 из положения А в положение В, соответствующие минимальному и максимальному размерам критического сечения сопла при переключениях за счет соответствующих выступов на створках 2 и 3.The nozzle contains a housing 1, in which subsonic and supersonic parts are installed, structurally made in the form of corresponding sets of flaps 2 and 3, installed in each part according to the “overlap” type and fastened together by internal ends by means of, for example, hinges 4 (see. FIG. 2), providing both the longitudinal pumping of the flaps 2 and 3, and the limited circumferential movement of the flaps 2 from position A to position B, corresponding to the minimum and maximum sizes of the critical section of the nozzle during switching due to boiling the projections on the wings 2 and 3.

При этом наружные концы створок 2 дозвуковой части скреплены с корпусом 1 посредством шарниров 5, а наружные концы створок 3 сверхзвуковой части сопла установлены в продольных направляющих 6 корпуса 1 для компенсации удлинения рабочей части сопла при прокачке створок 2 и 3.In this case, the outer ends of the valves 2 of the subsonic part are fastened to the body 1 by means of hinges 5, and the outer ends of the valves 3 of the supersonic part of the nozzle are installed in the longitudinal guides 6 of the housing 1 to compensate for the elongation of the working part of the nozzle when pumping the valves 2 and 3.

Газовый привод синхронного изменения углов конусности частей сопла выполнен в виде набора отверстий 7 в створках 2 дозвуковой части сопла для перепуска части газового потока ВРД в полость 8, образованную наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью корпуса 1 ВРД.A gas drive for synchronously changing the taper angles of the nozzle parts is made in the form of a set of holes 7 in the valves 2 of the subsonic part of the nozzle for bypassing a part of the gas flow of the WFD into the cavity 8 formed by the outer surface of the nozzle and the inner surface of the housing 1 of the WFD.

Для выпуска газа в атмосферу при регулировке площади критического сечения сопла в корпусе 1 выполнено отверстие 9 с, например, поворотной от привода 10 заслонкой 11, входы которого подсоединены к блоку управления 12.To release gas into the atmosphere when adjusting the critical sectional area of the nozzle in the housing 1, an opening of 9 s is made, for example, a shutter 11 rotated from the actuator 10, the inputs of which are connected to the control unit 12.

Работа предложенной конструкции сопла ВРД в режимах переключения увеличенной и уменьшенной площадей критического сечения заключается в следующем.The work of the proposed design of the nozzle of the WFD in the switching modes of the enlarged and reduced areas of the critical section is as follows.

При работе ВРД часть газа постоянно отводится через набор отверстий 7 в створках 2 дозвуковой части сопла в полость 8.During the operation of the WFD, part of the gas is constantly diverted through a set of holes 7 in the leaves 2 of the subsonic part of the nozzle into the cavity 8.

При открытой приводом 10 по сигналу от блока управления 12 заслонке 11 отводимый от ВРД в полость 8 газ стравливается через отверстие 9 в атмосферу.When the actuator 10 is open, at the signal from the control unit 12 of the damper 11, the gas discharged from the engine into the cavity 8 is vented through the opening 9 into the atmosphere.

При этом давление газа внутри сопла больше, чем в полости 8, и поэтому наборы створок 2 и 3, синхронно прокачиваясь на шарнирах 4, 5 и перемещаясь по направляющим 6, раздвигаются в шарнире 4 до упора выступов створок 2 в выступы створок 3 и занимают положение А, обеспечивая максимальный размер площади критического сечения сопла.In this case, the gas pressure inside the nozzle is greater than in the cavity 8, and therefore the sets of flaps 2 and 3, synchronously pumping on hinges 4, 5 and moving along the guides 6, are moved apart in the hinge 4 to the stop of the protrusions of the flaps 2 into the protrusions of the flaps 3 and occupy a position And, providing the maximum size of the critical section area of the nozzle.

Для установки минимального размера площади критического сечения сопла по сигналу с блока управления 12 подается команда на привод 10 и заслонка 11 перекрывает отверстие 9, сообщающее полость 8 с атмосферой.To set the minimum size of the critical sectional area of the nozzle, a signal is sent from the control unit 12 to the actuator 10 and the shutter 11 closes the opening 9 communicating the cavity 8 with the atmosphere.

В полости 8 от газа, поступающего от работающего ВРД через отверстия 7 в створках 2 дозвуковой части сопла, повышается давление, вследствие чего створки 2 и 3, синхронно прокачиваясь на шарнирах 4,5 и перемещаясь в направляющей 6, сдвигаются в шарнире 4 и занимают положение В, обеспечивая минимальный размер площади критического сечения.In the cavity 8, the pressure increases from the gas coming from the operating WFD through the openings 7 in the leaves 2 of the subsonic part of the nozzle, as a result of which the leaves 2 and 3, synchronously pumping on the hinges 4,5 and moving in the guide 6, are shifted in the hinge 4 and occupy the position B, providing a minimum critical cross-sectional area.

Предложенная конструкция сопла изготавливается по известным технологиям с использованием стандартных для авиации конструктивных комплектующих.The proposed nozzle design is manufactured using known technologies using standard structural components for aviation.

В настоящее время на предприятии подтвержден технический эффект при испытании регулируемого сопла ВРД предложенной конструкции и проводится работа по промышленной его реализации.Currently, the company has confirmed the technical effect when testing the adjustable nozzle of the WFD of the proposed design and work is underway on its industrial implementation.

Литература.Literature.

1. Патент Великобритании №11000099 МПК: F02K, 1/12 1968 г.1. UK patent No. 11000099 IPC: F02K, 1/12 1968

2. Патент Великобритании №1116999 МПК: F02K, 1/12 1969 г.2. UK patent No. 1116999 IPC: F02K, 1/12 1969

3. Патент Великобритании №100656 МПК: F02K, 1/12 1968 г. (прототип).3. UK patent No. 100656 IPC: F02K, 1/12 1968 (prototype).

Claims

A nozzle of an air-jet engine with a discretely adjustable critical cross-sectional area, comprising subsonic and supersonic parts with synchronously changing taper angle, made, for example, from a set of longitudinally oriented flaps overlapping each other, articulated and with the possibility of limited circumferential movement of fastened internal ends between by itself, and external - with the body, a gas drive for changing the taper of the subsonic and supersonic parts of the nozzle based on the effect on the external the nozzle surface, characterized in that the outer ends of the valves of the supersonic part are installed in the longitudinal guides of the housing to compensate for the elongation of the working part of the nozzle during pumping of the valves, and the gas drive for changing the taper of the parts of the nozzle is made as a set of holes in the valves of the subsonic part of the nozzle to divert part of the gas stream engine into the cavity formed by the outer surface of the nozzle and the engine housing, and for venting gas from the cavity into the atmosphere, an opening is made in the housing with, for example, a swivel from directs damper actuator.